吳詩聰團(tuán)隊(duì)攻破藍(lán)相液晶壁壘

中佛羅里達(dá)大學(xué)光學(xué)與光子學(xué)院（CREOL）研究團(tuán)隊(duì)的吳詩聰教授說，“今天的Apple Retina顯示器的像素密度約為每英寸500ppi?！笆褂梦覀兊男录夹g(shù)，在同樣大小的屏幕上可以實(shí)現(xiàn)每英寸1500像素的分辨率。這對于需要通過靠近我們的眼睛實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)特別有吸引力，虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)必須在小屏幕中實(shí)現(xiàn)高分辨率。

盡管第一個(gè)藍(lán)相液晶原型在2008年由三星展示，但由于高工作電壓和電容充電時(shí)間慢等問題，該技術(shù)還沒有進(jìn)入生產(chǎn)階段。為了解決這些問題，吳詩聰教授的研究團(tuán)隊(duì)與液晶制造商日本JNC和顯示器制造商臺灣友達(dá)光電公司一起合作。Pn4esmc

在來自光學(xué)學(xué)會（OSA）的期刊Optical Materials Express中，研究人員報(bào)道了如何將新液晶與特殊的性能增強(qiáng)電極結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可以在每像素15V的操作電壓下實(shí)現(xiàn)74％的透光率，最終可以使場序彩色顯示器實(shí)用于產(chǎn)品開發(fā)。Pn4esmc

文章的第一作者Yuge Huang說：“場序彩色顯示器可以用來實(shí)現(xiàn)較小像素以提高屏幕分辨率?！斑@很重要，因?yàn)楫?dāng)今技術(shù)的分辨率幾乎達(dá)到極限。Pn4esmc

藍(lán)相液晶是如何運(yùn)行的？

今天的LCD屏幕是通過向列型液晶調(diào)制進(jìn)入的白色LED背光源。薄膜晶體管提供控制每個(gè)像素中的光透射所需的電壓。 LCD子像素包含紅色，綠色和藍(lán)色的彩色濾光片，它們組合使用以對人眼產(chǎn)生不同的顏色。通過組合所有三種顏色創(chuàng)建白色。Pn4esmc

藍(lán)相液晶可以進(jìn)行切換或控制，比向列型液晶快約10倍。這個(gè)亞毫秒響應(yīng)時(shí)間允許每個(gè)LED顏色（紅色，綠色和藍(lán)色）在不同時(shí)間通過液晶發(fā)送，并且不需要彩色濾光片。 LED顏色切換如此之快，以使我們的眼睛可以整合紅色，綠色和藍(lán)色以形成白色。

“用彩色濾色片時(shí)紅、綠、藍(lán)光都是同時(shí)產(chǎn)生的，”吳詩聰教授說?！叭欢?，對于藍(lán)相液晶，我們可以使用一個(gè)子像素來產(chǎn)生所有三種顏色，但在不同的時(shí)間，這將空間轉(zhuǎn)換為時(shí)間，節(jié)省空間的三分之二的配置，其像素密度增加了三倍。Pn4esmc

藍(lán)相液晶也使光學(xué)效率提升三倍，因?yàn)楣獠槐赝ㄟ^彩色濾色片，這將穿透率控制在約30％。另一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)是所顯示的顏色會更加鮮艷，因?yàn)樗苯觼碜约t色，綠色和藍(lán)色LED，這消除了平時(shí)與彩色濾色片發(fā)生的顏色串?dāng)_。Pn4esmc

吳詩聰教授的團(tuán)隊(duì)與JNC合作，將藍(lán)相液晶的介電常數(shù)降低到最小的可接受范圍，以減少晶體管充電時(shí)間并獲得亞毫秒的光學(xué)響應(yīng)時(shí)間。然而，每個(gè)像素仍然需要高于單個(gè)晶體管提供的驅(qū)動電壓。為了克服這個(gè)問題，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)凸起的電極結(jié)構(gòu)，使得電場能更深入地穿過液晶，以大幅降低驅(qū)動每個(gè)像素所需的電壓，同時(shí)保持高光穿透率。Pn4esmc

“我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)足夠低的工作電壓，允許每個(gè)像素由單個(gè)晶體管驅(qū)動，同時(shí)實(shí)現(xiàn)小于1毫秒的響應(yīng)時(shí)間，” 吳詩聰實(shí)驗(yàn)室的博士生陳海偉（音譯）說?！肮ぷ麟妷汉晚憫?yīng)時(shí)間之間的這種微妙平衡是啟用現(xiàn)場順序彩色顯示的關(guān)鍵。Pn4esmc

2018年生產(chǎn)藍(lán)相液晶原型

“現(xiàn)在我們已經(jīng)表明，將藍(lán)相液晶與凸起的電極結(jié)構(gòu)相結(jié)合是可行的，下一步是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的樣品。“我們的合作伙伴AUO在制造突出電極結(jié)構(gòu)方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且能夠生產(chǎn)這種樣品。Pn4esmc

吳世聰預(yù)測，第一個(gè)樣品可能在明年實(shí)現(xiàn)。因?yàn)锳UO已經(jīng)有一個(gè)使用凸起的電極結(jié)構(gòu)的樣品，剩下就只需要與JNC合作使用新材料來進(jìn)行生產(chǎn)。Pn4esmc

有關(guān)吳詩聰教授

來自臺灣的吳詩聰（Shin-Tson Wu）教授現(xiàn)任教于中佛州大學(xué)，是光電顯示領(lǐng)域知名專家，美國國家發(fā)明院的首批院士，美國佛羅里達(dá)州發(fā)明家名人堂首批入選者。吳詩聰教授畢業(yè)于臺灣大學(xué)物理系，并于洛杉磯南加州大學(xué)獲得電子工程博士學(xué)位。他以液晶顯示器（LCD）的研究發(fā)展榮獲國際光學(xué)界的多個(gè)大獎，包括2014年的斯帖霍夫曼貝勒勛章OSA Esther Hoffman Beller 獎?wù)潞?011年的Slottow-Owaki 獎。在于2001年加入中佛州大學(xué)任教前，他在位于加州的著名休斯研究實(shí)驗(yàn)室（Hughes Research Laboratories）工作了18年。他對液晶顯示器的先驅(qū)開發(fā)研究幫助成形了現(xiàn)在熟知的LCD液晶屏幕技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在液晶電視，蘋果手機(jī)和其他智能手機(jī)上。Pn4esmc

他在液晶技術(shù)的研究也幫助了自適應(yīng)鏡頭（adaptive lenses）的突破使用。吳教授的研究重點(diǎn)集中在先進(jìn)液晶顯示器，自適應(yīng)鏡頭，空間光調(diào)制器，生物光子學(xué)以及新型光子材料等方面，撰寫出版了8部專著，發(fā)表過近500篇論文，擁有80多項(xiàng)美國專利。Pn4esmc

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